最新！清华大学医学院揭示肿瘤发生新机制，提供靶向治疗新策略

KRAS是人类癌症中最常见的突变癌基因，突变的KRAS导致90%以上的胰腺导管腺癌(PDAC)，这是最致命的癌症。在这里，我们证明了RNA聚合酶ii相关因子1复合物(PAF1C)是PDAC生存所必需的，而不是正常成人胰腺细胞。

近日，清华大学研究团队在《Cell Reports》上发表题为“Aberrant accumulation of Kras-dependent pervasive transcripts during tumor progression renders cancer cells dependent on PAF1 expression”的文章。研究发现，PAF1C通过抑制突变Kras驱动的增强子RNA (eRNA)和启动子上游转录物(prompt)的过度积累来维持癌细胞基因组的稳定性。PAF1C缺失会导致癌症特异性延长和染色质上广泛转录物的积累，以及伴随的异常R环形成和DNA损伤，进而触发细胞死亡。我们进一步证明，在肿瘤发生过程中，由Kras信号通路驱动的整体转录超活化是癌细胞对PAF1C的特定需求的基础。该研究工作为肿瘤发生过程中增强子转录过度激活如何导致一般转录因子成瘾提供了见解。

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)00990-7#%20

研究背景

 01 

胰腺导管腺癌(PDAC)是一种预后极差的致死性疾病。美国的5年生存率约为10%，在过去几十年中仅有微小改善。目前的挑战主要是由于对肿瘤发生的分子机制和脆弱性的了解有限，缺乏有效的治疗方法。

在超过90%的人类PDAC病例中，kras激活突变是驱动突变。活化的Kras驱动关键的转录组变化，而这些变化对于发生在早期肿瘤发生事件腺泡-导管化生(ADM)中的祖细胞的出现至关重要。有趣的是，PDAC形成过程中染色质可及性的增加主要发生在远端调节元件而不是启动子，这表明在肿瘤形成过程中Kras激活增强子的关键功能。

在这项研究中，研究人员发现一般TF PAF1C是PDAC的依赖性，而不是正常胰腺组织。我们证明了PAF1C通过减少由Kras信号过度激活产生的非编码RNA的积累来维持基因组的稳定性。PAF1C缺失导致染色质结合的普遍转录物增加，以及伴随的异常R环形成和DNA损伤，进而触发细胞死亡。综上所述，该研究工作为一般性转录成瘾的机制提供了见解。

研究结果

 02 

PAF1表达上调，对胰腺癌的生存至关重要

PDAC的启动需要依赖于组成型激活的Kras信号传导的增强子的全局激活增强子和附近的基因激活依赖于关键序列特异性TF、染色质因子和一般转录机制的协同功能，这些功能可以被靶向。因此，我们希望通过CRISPR-Cas9筛选确定对PDAC至关重要的转录调节因子。为此，我们建立了由多西环素(Dox)控制的表达Cas9蛋白的可诱导小鼠原代胰腺癌细胞系。然后，我们感染定制合成的sgRNA文库，以筛选PDAC生存所需的表观遗传因素。在阿霉素处理后2周和3周，sgRNA在体外和体内显著缺失，我们选择作为候选依赖基因。阳性对照(红色)和阴性对照(黑色)sgRNA表明我们的筛选成功。体内和体外筛选显示，阳性打击数有大量重叠。在这些命中值中，研究人员发现PAF1C的成分在体外和体内都是必需的。接下来，我们将靶向PAF1C各组分的sgRNA克隆到表达eGFP的载体中，以进行生长竞争实验。我们表明，去除测试的所有PAF1C成分都会导致生长缺陷。此外，PAF1C敲除后，PDAC细胞的集落和癌球形成也减少。接下来，异种移植的PDAC也显示出对PAF1的依赖性。

PAF1表达上调，对胰腺癌的生存至关重要

研究意义

 03 

在之前的研究中，已经证明了表观遗传依赖的耗竭会引发癌细胞的过度DNA损伤。Setd1a的非酶活性已被证明通过调节关键DNA损伤修复基因(如Fancd2)的转录延长对白血病的生存至关重要。Fancd2转录失败会导致无法修复的DNA损伤。然而，这项研究没有确定白血病中频繁DNA损伤的潜在原因，也没有确定Setd1a缺失是否会影响正常的血液系统。有趣的是，SETD1A已被证明与PAF1C和CDK12/cyclin K相关。

值得注意的是，与SETD1A敲除相似，p53敲除不能完全挽救PAF1敲除引起的死亡表型，这表明其他途径也介导癌细胞死亡，特别是在p53缺失的细胞中。与PAF1C敲除相似，人类SPT6(已被证明对长链非编码RNA加工至关重要的另一个延伸因子)敲除可能导致转录/复制冲突导致的DNA损伤。PAF1缺失很可能导致类似的后果。事实上，PAF1C已被证明对酵母细胞中的基因组稳定性至关重要。因此，该研究提供了解释肿瘤发生过程中产生的DNA损伤和基因组不稳定性的机制，并为靶向RNA加工机制的治疗可能性提供了理论基础。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)00990-7#%20

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。